[发明专利]一种调控水稻茎秆高度的组蛋白去甲基化酶基因JMJ703及应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域。具体涉及一种调控水稻茎秆高度的组蛋白去甲基化酶基因JMJ703，同时还涉及一种调控水稻茎秆高度的组蛋白去甲基化酶基因JMJ703的制备方法，还涉及一种调控水稻茎秆高度的组蛋白去甲基化酶基因JMJ703的用途，所述的基因参与组蛋白甲基化和植物的茎秆高度调控。 

背景技术

粮食安全已经是一个世界性的难题。水稻作为全球的主要粮食作物之一，对缓解粮食短缺，尤其是保障我国的粮食安全有着重要的意义，如何提高水稻产量已经成为一项具有重要意义的科学问题。同时，作为禾本科植物研究的模式生物，相关方面的研究也具有相当的理论意义。20世纪60年代初，第一次绿色革命的兴起极大的提高了粮食产量，其主要特征就是将水稻的高杆变矮秆并辅助以农药、化肥和农业机械的广泛应用。矮杆基因的发现使水稻可以抗倒伏，同时突破了肥料的使用限制，是第一次绿色革命的关键。在后来的育种实验中，矮杆已经成为一个必不可少的性状。 

表观遗传调控是指在不改变DNA序列的前提下，以染色质为物质基础，调控基因的时空表达，从而调控细胞活动及个体发育和环境响应。组蛋白修饰是表观调控的主要组成部分之一。组蛋白修饰是指构成核小体骨架的组蛋白的末端(尾巴)可以发生如甲基化、乙酰化等共价修饰，这些修饰通过改变核小体的结构和染色质的蛋白识别调控相应区域的基因表达(Kouzarides.Chromatin modifications and their function.Cell.2008，128：693-705)。组蛋白甲基化是目前为止研究的最多的修饰之一，主要发生在组蛋白的氨基末端的赖氨酸残基和精氨酸残基，其中赖氨酸的甲基化有三种形式：单甲基化、二甲基化和三甲基化；精氨酸有两种形式：单甲基化和二甲基化。不同位点、不同形式的甲基化会对基因的表达产生不同的影响，例如，组蛋白H3第三位赖氨酸的三甲基化修饰(H3K4me3)多分布在活跃表达的基因的转录起始区。甲基化水平由甲基转移酶和去甲基化酶共同调节。 

Jumonji类蛋白是迄今发现的仅有的两类组蛋白去甲基化酶家族中主要的一个家族，广泛参与了基因表达调控、染色质结构形成等过程和生物体的发育过程，然而它们在植物中的研究还很少。拟南芥和水稻中各有20个基因，拟南芥中JMJ11，JMJ12，JMJ14，JMJ15，JMJ25和JMJ30的功能有了初步的研究(Chen eta1.Epigenetic gene regulation by plant Jumonji group of histone demethylase.BBA Gene Regul Mech.2011，8：421-426)，而水稻中目前仅有一个JMJ706的相关报道(Sun andZhou.RicejmjC domain-containing geneJMJ706 encodes H3K9 demethylase required for floral organ development.PNAS.2008，105：13679-13684)。综上所述，本发明的相关研究将在水稻的育种应用和理论研究上具有一定的价值。 

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种调控水稻茎秆高度的组蛋白去甲基化酶基因JMJ703，该基因去除组蛋 白H3K4me1，H3K4me2，H3K4me3甲基化修饰，而水稻中目前仅有一个组蛋白去甲基化酶基因的相关报道，该基因的研究为其做了补充。 

本发明的另一个目的是在于提供了一种调控水稻茎秆高度的组蛋白去甲基化酶基因JMJ703在调控水稻株高方面中的应用，该基因抑制表达后水稻的茎秆边矮，更抗倒伏，但是叶片等器官发育正常，从而为育种提供了一个选择的株型。 

本发明通过以下技术方案实现：